JP6913622B2 - Ｒｆｉｄタグ用基板、ｒｆｉｄタグおよびｒｆｉｄシステム - Google Patents

Description

本開示は、放射導体（アンテナ導体）としての放射導体を有するＲＦＩＤタグ用基板、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグおよびＲＦＩＤシステムに関する。

近年、電子マネー用のＩＣ（Integrated Circuit）カードや在庫管理用のタグとして、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）システムを用いた非接触型の情報通信手段が広く使われるようになってきている。情報の授受は、リーダライタ等の外部機器との間で無線（ＲＦ）通信によって行なわれる。このようなＲＦＩＤシステムとして、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の周波数を情報通信に用いるものがあり、このＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグとして、アンテナ機能を有する配線基板上にＲＦＩＤ用ＩＣ等の半導体素子が搭載されたものがある。ＲＦＩＤシステムで送受される信号は、ＲＦＩＤタグの半導体素子で記憶または呼び出し等が行なわれる。（例えば、特許文献１を参照。）。ＲＦＩＤタグ用の配線基板としては、小型であることあることが重要であるので、アンテナ導体としての放射導体と接地導体とが誘電体である誘電体基板を挟んで対向して配置された、逆Ｆのアンテナ基板が用いられる場合がある。

国際公開第２００７/０８３５７４号

従来のＲＦＩＤタグ用の配線基板では、半導体素子をＲＦＩＤタグ用基板の外表面に実装する必要があるため、半導体素子の接合の信頼性を高めることが難しい。これに対して、例えばＲＦＩＤタグ用基板に凹部を設けて、凹部内に半導体素子を収容するという手段が考えられる。

しかしながら、このような凹部を、物品への実装面である配線基板の下面、すなわち接地導体が設けられた面に設け、凹部を物品の表面で塞ぐようにしてＲＦＩＤタグを実装する場合には、凹部の存在に起因してＲＦＩＤタグとしての共振周波数が所定の範囲からずれる可能性があった。そして、共振周波数がずれるとＲＦＩＤタグとしての通信距離の低下等の通信特性の低下を招く可能性があった。

また、凹部を配線基板の上面、すなわち放射導体が設けられた面に設ける場合には、放射導体の面積が凹部の開口面積の分だけ小さくなるので、やはりＲＦＩＤタグとしての通信距離の低下等の通信特性の低下を招く可能性があった。

本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグ用基板は、凹部を有する配線基板と該配線基板の前記凹部を塞いて接合された導電性の蓋体とを備えており、前記配線基板は、前記凹部を含む第１面および該第１面に対向する第２面を有する誘電体基板と、該誘電体基板の前記第１面に設けられた放射導体と、前記誘電体基板の前記第２面に設けられた接地導体と、前記放射導体と前記接地導体とを電気的に接続する接続導体と、前記凹部内に設けられており、第１接続導体によって前記放射導体と電気的に接続されている第１電極と、前記凹部内に設けられており、第２接続導体によって前記接地導体と電気的に接続されている第２電極とを有しており、前記蓋体は、前記放射導体に電気的に接続された板状の基体と、該
基体の前記配線基板とは反対側の面に設けられた凸部とを有している。

本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグは、上記構成のＲＦＩＤタグ用基板と、該ＲＦＩＤタグ用基板の前記凹部に搭載され前記第１電極および前記第２電極に接続された半導体素子とを含む。

本開示の１つの態様のＲＦＩＤシステムは、上記構成のＲＦＩＤタグと該ＲＦＩＤタグとの間で電波を送受するアンテナを備えるリーダライタとを含む。

本開示のＲＦＩＤタグ用基板によれば、接地導体が設けられた第２面ではなく、放射導体が設けられた第１面に凹部を有しているので共振周波数のずれの抑制が可能なＲＦＩＤタグを容易に製作することができるとともに、凹部を塞ぐ蓋体は導電性であり放射導体に電気的に接続されていることから、放射導体と蓋体とでアンテナ導体が構成されるので凹部による放射導体の面積の低減を補い、さらに蓋体は凸部を有していることから、アンテナ導体の表面積が増加してアンテナ特性が向上するので、通信特性に優れたＲＦＩＤタグを作製することができるものとなる。

本開示のＲＦＩＤタグによれば、アンテナ特性の向上したＲＦＩＤタグ用基板を含むことから、通信距離等の通信特性に優れたものとなる。

本開示のＲＦＩＤシステムによれば、上記構成のＲＦＩＤタグを含むことから、ＲＦＩＤタグとリーダライタとの通信距離の増加に有利であり、物品とリーダライタとの間の情報の送受が容易なＲＦＩＤシステムを提供することができる。

ＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの一例を示す斜視図である。 （ａ）は図１に示すＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面の一例を示す断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＣ部を拡大して示す断面図である。 図２に示すＲＦＩＤタグ用基板を示す分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの他の例を示す斜視図である。 （ａ）は図４に示すＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面の一例を示す断面図である。 図５に示すＲＦＩＤタグ用基板を示す分解斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はいずれもＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの蓋体の他の例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）はいずれもＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの蓋体の他の例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はいずれもＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの配線基板の他の例を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）はいずれもＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの配線基板の他の例を示す断面図である。 ＲＦＩＤシステムを示す模式図である。

本開示の実施形態のＲＦＩＤタグ用基板、ＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステムを、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は説明上の便宜的なものであり、実際にＲＦＩＤタグ用基板、ＲＦＩＤタグまたはＲＦＩＤシステムが使用されるときの上下を限定するものではない。

図１はＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの一例を示す斜視図であり、蓋体を外した状態を示している。図２（ａ）は図１に示すＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグを示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面の一例を示す断面図であり、図２（ｃ）は（ｂ）のＣ部を拡大して示す断面図である。図３は図２に示すＲＦＩＤタグ用基板を示す分解斜視図である。図３において、貫通導体は太い破線で示し、接続位置を黒丸で示している。

ＲＦＩＤタグ用基板３０は、凹部１ａを有する配線基板１０と配線基板１０の凹部１ａを塞いて接合された導電性の蓋体２０とを備えている。

配線基板１０は、凹部１ａを含む第１面１１（上面）および第１面１１に対向する第２面１２（下面）を有する誘電体基板１と、誘電体基板１の第１面１１に設けられた放射導体２と、誘電体基板１の第２面１２に設けられた接地導体３と、放射導体２と接地導体と３を電気的に接続する接続導体４とを有している。接続導体４は誘電体基板１を厚み方向に貫通しており、放射導体２の外周部の一部のみにおいて放射導体２と接続している。ＲＦＩＤタグ１００として用いる際には、配線基板１０の下面が外部（後述する物品等）に接合されて実装される。

放射導体２および接地導体３といった導体部分は、配線基板１０がＲＦＩＤタグ１００として用いられるときにアンテナとして機能する部分である。このアンテナは、放射導体２および接地導体３、ならびにこれらを電気的に接続させる接続導体４を有し、後述するリーダライタ２００のアンテナ２０１との間で電波を送受するアンテナ（逆Ｆアンテナ）を構成している。逆Ｆアンテナはパッチアンテナをベースにしたアンテナであり、金属製の物品へ直接取り付けることが可能で、またパッチアンテナより小型化ができる点でＲＦＩＤタグ用基板１００に適している。

この放射導体２は上述したようにアンテナ導体であり、四角枠状のアンテナ導体の端部分（図３に示す例では放射導体２の１つの辺の中央部に近い外周部）に接続導体４の上端部分が接続されている。すなわち、上述したように接続導体４は放射導体２の外周部の一部のみにおいて放射導体２と接続している。このように接続導体４が放射導体２の中央部ではなく外周部に偏った位置で接続されているため、接地導体３とともに逆Ｆ型アンテナとして効果的に機能するアンテナを構成できる。

配線基板１０は、さらに、凹部１ａ内に設けられており、第１接続導体８ａによって放射導体２と電気的に接続されている第１電極７ａと、凹部１ａ内に設けられており、第２接続導体８ｂによって３接地導体と電気的に接続されている第２電極７ｂとを有している。第１電極７ａおよび第２電極７ｂは、凹部１ａ内に収容される半導体素子７０と電気的に接続される配線導体である。第１電極７ａ、第２電極７ｂおよび半導体素子７０は、ＲＦＩＤタグ１００における給電部を構成する。

第１接続導体８ａは、図２および図３に示す例では、誘電体基板１の誘電体層間の導体層と、この導体層から放射導体２まで誘電体層を貫通して伸びる貫通導体とで構成されている。第１接続導体８ａの導体層は、第１電極７ａと一体であり、第１電極７ａが凹部１ａ内から誘電体基板１内へ伸びた部分とみなすこともできる。同様の図に示す例において、第２接続導体８ｂは、第２電極７ｂから接地導体３まで誘電体層を貫通して伸びる貫通導体だけで構成されている。

そして、蓋体２０は、放射導体２に電気的に接続された板状の基体２１と、基体２１の配線基板１０とは反対側の面に設けられた凸部２２とを有している。説明の便宜上基体２
１と凸部２２と分けているが、図に示す例のように、これらは一体であってよい。図１および図２に示す例では、凸部２２は、正方形状の基体２１の対向する一対の辺に沿って長い直方体（凸条）であり、別の一対の辺に沿って一定の間隔で配列されている。板状体の一面に複数の溝が設けられているとみなすこともできる。この場合は、溝の間の部分、板状体の面方向において溝に隣接する部分が凸部２２に相当する。平面視の大きさが同じ板に対して、凸部２２の側面の分だけ表面積が増加している。

物品への実装面であるＲＦＩＤタグ用基板の下面に凹部を設けると、下面に設けられた接地導体は凹部の部分に開口を有する形状となる。上述したように、ＲＦＩＤタグは凹部を物品の表面で塞ぐようにして実装する、すなわち、例えばＲＦＩＤタグは、下面を金属製の物品の表面に接触あるいは接合材で接合して用いられる。すると、放射導体と、これに対向する接地電位を有する層（接地導体または物品の表面）との間の距離が、凹部が存在している部分と存在していない部分とで異なることになる。より具体的には、凹部が存在する部分では、誘電体基板の下面に接地導体が存在しないので、放射導体と接地電位を有する層との間の距離が大きくなる。前述した共振周波数のずれは、このような放射導体と接地電位を有する層との間の距離のばらつきに起因するものである。

本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグ用基板３０によれば、上記共振周波数のずれを効果的に低減できる。すなわち、この構成のＲＦＩＤタグ用基板３０によれば、上面に凹部１ａを有することから、ＲＦＩＤタグとして物品に実装されるときに、アンテナ導体としての放射導体２と、これに対向する接地電位を有する層（接地導体３または金属製の物品の表面）との間の距離が、凹部が存在している部分と存在していない部分とで異なってしまう可能性を効果的に低減できる。前述したように、共振周波数のずれは、上記放射導体と接地電位を有する層との間の距離のばらつきに起因するものであり、この距離のばらつきの低減によって共振周波数のずれを抑制できる。したがって、この構成のＲＦＩＤタグ用基板３０は、共振周波数のずれの抑制が可能なＲＦＩＤタグ１００を容易に製作することができる。

一方、配線基板のアンテナ導体である放射導体が設けられる、配線基板の上面に凹部を設ける場合には、放射導体の面積が凹部の開口面積の分だけ小さくなるので、やはりアンテナ基板として利得の低下等のアンテナ特性の低下を招く可能性がある。

しかしながら、本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグ用基板３０によれば、凹部１ａを塞ぐ蓋体２０は導電性であり放射導体２に電気的に接続されていることから、放射導体２と蓋体２０とでアンテナ導体が構成され、凹部１ａによる開口のない放射導体２によるアンテナ導体と同様になり、さらに蓋体２０は表面に凸部２２を有していることから、アンテナ導体の表面積が増加することとなるので、アンテナ特性が向上する。

図４はＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの他の例を示す斜視図であり、蓋体を外した状態を示している。図５（ａ）は図４に示すＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグを示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面の一例を示す断面図である。図６は図５に示すＲＦＩＤタグ用基板を示す分解斜視図である。図３と同様に図６において、貫通導体は太い破線で示し、接続位置を黒丸で示している。図４〜図６に示す例は、図１〜図３に示す例に対して、蓋体２０の大きさが異なり、配線基板１０が容量導体５を有している点が大きく異なる。

図４および図５に示す例のＲＦＩＤタグ用基板３０おいては、蓋体２０は放射導体２の全面と重なって接続されている、言い換えれば、蓋ＲＦＩＤタグ用基板３０体２０の平面視の大きさは放射導体２の平面視の大きさと同等のものとすることができる。このようにすることで、放射導体２の平面視の大きさ、ＲＦＩＤタグ用基板１００の平面視の大きさ
を大きくすることなく、アンテナ導体の表面積をより大きくすることができる。そのため、ＲＦＩＤタグ用基板３０は、より高利得なアンテナ基板となり、ＲＦＩＤタグ１００として用いた際には、通信距離が長くなる等の通信特性に優れたものとなる。

図４および図５に示す例のように、蓋体２０の基体２１の平面視の形状が長方形状である場合には、ＲＦＩＤタグ用基板３０は、蓋体２０の凸部２２が基体２１の短辺方向に沿って伸びる複数の凸条であるものとすることができる。このようにすると、蓋体２０と配線基板１０との間に熱応力が発生した場合に、蓋体２０の長手方向に発生する最大応力に対して変形しやすくなり、熱応力が緩和されやすくなる。これにより、ＲＦＩＤタグ用基板３０として蓋体２０の配線基板１０への接合信頼性が高く、ＲＦＩＤタグ１００として凹部１ａ内の半導体素子７０の封止信頼性が高いものとなる。特に、図４および図５に示す例のように、蓋体２０の平面視の大きさが放射導体２の平面視の大きさと同等で大きい場合には有効である。

ここで、図７（ａ）および図７（ｂ）はいずれもＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの蓋体の他の例を示す斜視図である。図８（ａ）〜図８（ｄ）はいずれもＲＦＩＤタグの蓋体の他の例を示す断面図である。

蓋体２０（凸部２２）の形状は、図１，２，４および図６の例のような、細長い凸条だけに限られるものではない。例えば、図７（ａ）に示す例の蓋体２０は、図６に示す例の蓋体２０における凸条の凸部２２をさらに分割したような例であり、角柱状（直方体状）の凸部２２が基体２１の長辺方向と短辺方向の両方向に配列されている例である。上記の凸条の凸部２２に対して、凸条の幅より小さい間隔で角柱状の凸部２２が配列されているので、さらに蓋体２０の表面積が大きいものとなっている。図７（ｂ）に示す例の蓋体２０は、四角錐台の凸部２２が基体２１上おいて、基体２１の長辺方向および短辺方向に配列されている。これら２つの例の蓋体２０は、平面視形状が長方形の基体２１の短辺方向および長辺よりも短い凸部２２が短辺長辺方向の両方に沿って配列されたものである。そのため、長辺方向および短辺方向のいずれにも変形しやすい（曲がりやすい）ものとなっており、このような蓋体２０を用いたＲＦＩＤタグ用基板３０は、さらにアンテナ特性に優れるとともに蓋体２０の接合信頼性もさらに優れたものとなる。基体２１の平面視の形状が長方形の場合に限られず、図１および図２に示す例のような正方形等、他の形状である場合にも適用できる。また、凸部２２は基体２１の外辺に沿って配列されていないものとすることができる。蓋体２０の変形性が均一になるように、基体２１上において凸部２２はほぼ均一に分布しているものとすることができる。

また、蓋体２０の凸部２２の断面形状は、上記の図１〜図７(ａ)に示す例では矩形であるが、これに限られものではない。例えば、図８（ａ）に示す例の凸部２２の断面形状は台形であり、図７（ｂ）に示す例の蓋体２０の断面もこのような形状になる。図８（ｂ）に示す例の凸部２２の断面形状は半円形であり、図８（ｃ）に示す例の凸部２２の断面形状は三角形である。また、図８（ｄ）に示す例の蓋体２０は、凸部２２によって、波形の表面を有する断面になっている。いずれの場合でも平坦な面に対して表面積が大きくなるものである。図８に示す例は断面図であるが、図１または図４に示す例のような、凸条の凸部２２である場合でも、図７に示す例のような柱状の凸部２２である場合でも適用されるものである。

また、ＲＦＩＤタグ用基板３０は、図５および図６に示す例のように、誘電体基板１の内部に設けられ、接地導体４の一部と対向している容量導体５と、容量導体５と放射導体２とを電気的に接続している容量部接続導体６とをさらに備えるものとすることができる。

容量導体５は、誘電体基板１の一部を間に挟んで接地導体３と対向し合い、容量部接続導体６を介して放射導体２と電気的に接続されて、所定の静電容量をアンテナ導体に付与する機能を有している。容量導体５は、接続導体４が接続されている端部分とは反対側の端から中央部に向かって伸びている。そして、接続導体４が接続されている端部分とは反対側の端において、容量部接続導体６によって放射導体２と電気的に接続されている。

このような容量導体５が配置されているときには、放射導体２と接地導体３との間の容量成分が大きくなるので、放射導体２および接地導体３を小さくすることができ、逆Ｆアンテナをより小型化することができる。つまり、ＲＦＩＤタグ１００の小型化に有効な配線基板１０とすることができる。容量導体５は、凹部１ａによる開口を有していない接地導体３と対向しているので、誘電体基板１内における配置の自由度が高く、より大きいものとすることができ、容量導体５と接地導体３との間に形成される容量をより大きいものとして、配線基板１０をより小型化することが可能である。

図９（ａ）〜図９（ｃ）はいずれもＲＦＩＤタグの配線基板の他の例を示す断面図である。いずれも図５および図６に示す例と同様の容量導体５を有するものであるが、図５および図６に示す例に対して、第１接続導体８ａまたは第２接続導体８ｂの形態が異なっている。

図９（ａ）に示す例の配線基板１０においては、第１接続導体８ａは第１電極７ａと容量導体５とを接続する貫通導体である。第１電極７ａは、第１接続導体８ａによって放射導体２に接続された容量導体５に接続されている。第１電極７ａは、第１接続導体８ａ、容量導体５および容量部接続導体６を介して放射導体２に電気的に接続されている。そのため、図５および図６に示す例に対して、給電部（第１電極７ａ）から放射導体２までの配線長が長い。このような構成の場合は、上述したように容量導体５を有していることから小型の逆Ｆアンテナとなる。そして、給電部と放射導体２（アンテナ導体）との電気的な接続の配線長が長いことから、誘電体基板１の外形を大きくすることなく広帯域化することができる。すなわち、アンテナである配線基板１０を、小型のままで広帯域化するのに有効である。したがって、このような配線基板１０によれば、小型化および広帯域化が容易なＲＦＩＤタグ１００の製作に有利な配線基板１０を提供することができる。

図５および図６に示す例では、第１電極７ａは第１接続導体８ａによって（容量導体５および容量部接続導体６を介さずに）放射導体２に直接に、つまり比較的短い接続長さで電気的に接続されている。そのため、第１電極７ａから第２電極７ｂの電気的経路が図９（ａ）に示す例に比較して短い。具体的には、図９（ａ）に示す例の配線基板１０では、第１電極７ａ、第１接続導体８ａ、容量導体５、容量部接続導体６、放射導体２、接続導体４、接地導体３、第２接続導体８ｂ、第２電極７ｂという電気的経路である。これに対して図５および図６に示す例の配線基板１０においては、第１電極７ａ、第１接続導体８ａ、放射導体２、接続導体４、接地導体３、第２接続導体８ｂ、第２電極７ｂという電気的経路である。第１電極７ａから第２電極７ｂの経路が短いため、第１電極７ａと第２電極７ｂとの間のロスが小さく、この経路のＱ値を高くすることができる。そのため、効果的に高利得化する上で有効なＲＦＩＤタグ１００とすることができる。したがって、この配線基板１０によれば、図９（ａ）に示す例の配線基板１０と比較して、高利得化等が容易なＲＦＩＤタグ１００の製作に有利な配線基板１０を提供することができる。

図９（ｂ）に示す例の配線基板１０は、図５および図６に示す例の配線基板１０に対して、第１電極７ａから第２電極７ｂの電気的経路がさらに短い。図９（ｂ）に示す例の配線基板１０においては、第２接続導体８ｂは第２電極７ｂと接続導体４とを接続する誘電体層間の導体層である。第２接続導体８ｂは、第２電極７ｂと一体であり、第２電極７ｂが凹部１ａ内から誘電体基板１内へ伸びて接続導体４に接続しているとみなすこともでき
る。第２電極７ｂは、接地導体３および接続導体４の接地導体３側の部分を介さずに放射導体２に電気的に接続されている。図９（ｂ）に示す例の配線基板１０においては、第１電極７ａ、第１接続導体８ａ、放射導体２、接続導体４（の放射導体２側）、第２接続導体８ｂ、第２電極７ｂという電気的経路である。上記のような図５および図６に示す例の配線基板１０の第１電極７ａから第２電極７ｂの電気的経路に対して、誘電体基板１の接地導体３側の２つの誘電体層を貫通する、２つの貫通導体（第２接続導体８ｂおよび接続導体４の接地導体３側の部分）の長さの分だけ短い。そのため、第１電極７ａと第２電極７ｂとの間のロスがより小さく、この経路のＱ値をより高くすることができ、より高利得化等が容易なＲＦＩＤタグ１００の製作に有利な配線基板１０を提供することができる。

図９（Ｃ）に示す例の配線基板１０は、図９（ｂ）に示す例の配線基板１０に対しても、第１電極７ａから第２電極７ｂの電気的経路がさらに短い。図９（ｃ）に示す例の配線基板１０においては、第２接続導体８ｂは第２電極７ｂに接続された誘電体基板１の誘電体層間の導体層と、この導体層から放射導体２まで誘電体層を貫通して伸びる貫通導体とで構成されている。第２接続導体８ｂは、第２電極７ｂと一体であり、第２電極７ｂが凹部１ａ内から誘電体基板１内へ伸びているとみなすこともできる。第２電極７ｂは、接地導体３および接続導体４のいずれも介さずに、第２接続導体８ｂによって放射導体２に直接に接続されている。そのため、図９（ｃ）に示す例の配線基板１０においては、第１電極７ａ、第１接続導体８ａ、放射導体２、第２接続導体８ｂ、第２電極７ｂという短い電気的経路である。そのため、第１電極７ａと第２電極７ｂとの間のロスがさらに小さく、この経路のＱ値をさらに高くすることができ、さらに高利得化等が容易なＲＦＩＤタグ１００の製作に有利な配線基板１０を提供することができる。

なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示す例のような、第１電極７ａから第２電極７ｂまでの電気経路が短くなる構成の第２接続導体８ｂは、図２および図３に示す例のような容量導体５を有さない配線基板１０にも適用することができ、その場合にも高利得化することができる。

上述したように、ＲＦＩＤタグ用基板３０は、凹部１ａを有する配線基板１０と配線基板１０の凹部１ａを塞いて接合された導電性の蓋体２０とを備えている。配線基板１０は、凹部１ａを含む誘電体基板１と、誘電体基板１に設けられた放射導体２、接地導体３等の導体部分とを有している。

誘電体基板１は、放射導体２および接地導体３等の導体部分を互いに電気的に絶縁させて配置するための電気絶縁性の基体として機能する。また、誘電体基板１は、後述する半導体素子７０等の部材を搭載して固定するための基体としても機能する。

誘電体基板１は、例えば一辺の長さが２ｍｍ〜４０ｍｍで、厚みが０．３ｍｍ〜３ｍｍである矩形状の平板状である。この誘電体基板１は、上面の所定部位に凹部１ａを有している。凹部１ａは、上記のように、給電部を構成する半導体素子７０を収容する部分である。

誘電体基板１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。誘電体基板１は、例えばガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、ガラス成分となる酸化ケイ素、酸化ホウ素およびフィラー成分となる酸化アルミニウム等の粉末を主成分とする原料粉末を、有機溶剤、バインダと混練してスラリーとするとともに、このスラリーをドクターブレード法またはリップコータ法等の成形方法でシート状に成形して誘電体基板１の誘電体層となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を作製する。次に、複数のグリーンシ
ートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を約９００〜１０００℃程度の温度で焼成することによって誘電体基板１を製作することができる。

誘電体基板１を含む配線基板１０は、このような配線基板１０となる複数の配線基板領域が母基板に配列された多数個取り配線基板として製作することもできる。複数の配線基板領域を含む母基板を、配線基板領域毎に分割して複数の配線基板１０をより効率よく製作することもできる。この場合には、母基板のうち配線基板領域の境界に沿って分割用の溝が設けられていてもよい。

実施形態のＲＦＩＤタグ用基板３０の配線基板１０では、上記セラミックグリーンシートが焼成されてなる複数の誘電体層（符号なし）が互いに積層されて誘電体基板１を形成している。このときに、一部のセラミックグリーンシートの中央部等を厚み方向に打ち抜いて枠状に加工しておき、枠状のセラミックグリーンシートを最上層等に積層して焼成すれば、凹部１ａを有する誘電体基板１を製作することができる。この場合の誘電体基板１は、それぞれのセラミックグリーンシートが焼結してなる複数の誘電体層が互いに積層された積層体になっている。なお、図２，図３，図５，図６および図９に示す例では、３層の誘電体層で誘電体基板１が構成されているが、これに限られるものではない。また、凹部１ａは１層の誘電体層を貫通するものであるが、複数層を貫通するものとすることもできる。

放射導体２は、実際に電波の送受が行なわれるアンテナ導体であり、例えば外形が誘電体基板１と同様の矩形である枠状の導体層である。誘電体基板１の第１面１１（上面）には凹部１ａが設けられているため、凹部１ａの部分には放射導体２は設けられない。そのため、放射導体２は平面視で枠状になっている。

接地導体３もまた、放射導体２および接続導体４とともに逆Ｆアンテナを構成する導体であり、誘電体基板１と同様の矩形である導体層である。接地導体３の外寸を放射導体２の外形寸法より一回り大きくすることで、両者間の結合が配線基板１０の作製時の位置ずれ等でばらつかないようにすることができる。

接続導体４は、放射導体２と接地導体３とを電気的に接続するものであり、誘電体基板１を厚み方向に貫通する貫通導体である。接続導体４は、誘電体基板１の側面に設けた側面導体とすることもできる。図２および図３に示す例では、接続導体４は１つの貫通導体のみで構成されているが、図６に示す例のように複数の貫通導体で構成されていても構わない。これらの貫通導体は、例えば、放射導体の外周部の一部に、互いに隣り合って配置される。複数の貫通導体で接続導体４が構成されているときには、接続導体４の導通抵抗を低減して接地電位を効果的に安定させること等において有利である。

また、接続導体４に限らず、他の貫通導体（容量部接続導体６および第１接続導体８ａおよび第２接続導体８ｂの貫通導体）についても、複数が並んで設けられたものでもよい。すなわち、例えば、容量導体５と放射導体２との間に、複数の容量部接続導体６が、平面視で互いに並んで設けられてもよい。この場合には、複数で１つの容量部接続導体６と同様に機能する。

容量導体５は、上述したように、所定の静電容量をアンテナ導体に付与する機能を有している。所定の静電容量をアンテナ導体に付与する、言い換えれば放射導体２と接地導体３との間の容量成分を大きくするためには、容量導体５は容量部接続導体６によって接地導体３と電気的に接続され、放射導体２と対向するように配置されているものであってもよいが、上述したような理由から、凹部１ａによる開口を有していない接地導体３と対向しているものとすることができる。

容量導体５の接地導体３との対向面積は、小型化の点では大きい方が有利であるが、高利得化の点では小さい方がよい。このような点およびＲＦＩＤタグ１００としての生産性および経済性等を考慮したときに、平面視において接地導体３の面積の１０〜９０％程度の範囲で、容量導体５と接地導体３とが互いに対向し合うように設定すればよい。

図１０（ａ）および（ｂ）はいずれもＲＦＩＤタグ用基板およびＲＦＩＤタグの配線基板の他の例を示す断面図である。図９（ｃ）に示す例の配線基板１０に対して、小型化のために容量導体５の接地導体３との対向面積を大きくした例である。図１０（ａ）に示す例においては、図９（ｃ）に示す例の配線基板１０に対して、容量導体５を接続導体４の方へ伸ばしたものである。図１０（ｂ）に示す例では、容量導体５と放射導体２との間に内部接地導体３ａを設けている。内部接地導体３ａは、容量導体５と対向して配置され、接続導体４に接続されている。内部接地導体３ａと容量導体５との対向面積の分だけ放射導体２と接地導体３との間の容量成分が大きくなる。図１０（ａ）に示す例に対して、平面視の大きさをさらに小さくすることができる。このとき、放射導体２の面積が小さくなるので利得が低下するが、上記のような蓋体２０によって利得の低下が抑えられる。

放射導体２、接地導体３、内部接地導体３ａ、接続導体４、容量導体５、容量部接続導体６、第１電極７ａ、第２電極７ｂ、第１接続導体８ａおよび第２接続導体８ｂといった導体部分は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料によって形成されている。また、これらの導体部分は上記の金属材料を含む合金材料等によって形成されているものでもよい。このような金属材料等は、メタライズ導体またはめっき導体等の導体として誘電体基板１の所定部位に設けられている。この導体は、例えば誘電体層の露出表面または誘電体層同士の層間に層状に設けられたものと、誘電体層を厚み方向に貫通する貫通孔（符号なし）内に充填された柱状等のものとを含んでいる。

上記の導体部分は、誘電体基板１が上述したようなガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、例えば銅のメタライズ層で形成することができる。例えば、銅の粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを誘電体基板１となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷した後に、これらを同時焼成する方法で形成することができる。

接続導体４等の誘電体基板１（誘電体層）を厚み方向に貫通している部分は、あらかじめセラミックグリーンシートに貫通孔を設けておき、この貫通孔内に上記と同様の金属ペーストを充填して焼成することで形成することができる。貫通孔は、機械的な孔あけ加工またはレーザ加工等の方法でセラミックグリーンシートに設けることができる。

また、このような導体部分がメタライズ層で形成されるときに、そのメタライズ層の露出表面をニッケル、コバルト、パラジウムおよび金等から適宜選択されためっき層で被覆して、酸化腐食の抑制および後述するボンディングワイヤ７１のボンディング性等の特性の向上を行なうようにしてもよい。

蓋体２０は、配線基板１０の凹部１ａを塞いで凹部１ａ内の半導体素子７０を保護するためのものである。また、蓋体２０は、配線基板１０の放射導体２に電気的に接続されている。蓋体２０は板状の基体２１と、基体２１の配線基板３０とは反対側の面に設けられた凸部２２とを有しているので、基体２１が放射導体２に電気的に接続されるが、凸部２２も放射導体２に電気的に接続されていてもよい。上述したように、導電性の蓋体２０で凹部１ａが塞がれ、蓋体２０は表面に凸部２２を有し表面積が大きいのでアンテナ導体の表面積を増大させるものである。

蓋体２０を構成する導電性の材料としては、例えば銅、アルミニウム、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属からなる材料が挙げられる。これらの材料からなる蓋体２０を導電性接合材２３で配線基板１０の放射導体２に接合することで、蓋体２０を配線基板３０に固定するとともに蓋体２０と放射導体２とを電気的に接続することができる。誘電体基板１がセラミックスからなる場合は、蓋体２０としてセラミックスと熱膨脹係数の近いＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用いると蓋体２０の接合信頼性の高いものとなる。

蓋体２０の平面視の大きさは、例えば図１の例では凹部１ａを覆うことができる大きさであればよい。例えば凹部１ａの開口寸法が１．５×１．５ｍｍの正方形である場合には、蓋体２０は２．０〜２．５×２．０〜２．５ｍｍの正方形に設定することができる。また、図４に示す例のように蓋体２０が放射導体２の全面と重なって接続されている場合には、誘電体基板１の平面視の大きさとほぼ同等の大きさに設定することができる。誘電体基板１の平面視の大きさが例えば７．０×４．０ｍｍであれば、蓋体２０の平面視の大きさは６．０〜８．０×３．０〜５．０ｍｍに設定することができる。いずれの場合でも、基体２１および凸部２２の厚みは例えば共に０．２〜１．０ｍｍに設定し、蓋体２０の厚みとしては０．４ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。

蓋体２０は、上記のような材料の金属板をプレス加工、切削あるいは研削加工することで、あるいは鋳造することで作製することができる。

蓋体２０は、導電性接合材２３の接合性の向上あるいは蓋体２０の耐腐食性の向上のために、表面にめっき法などで金属皮膜を形成したものとことができる。

導電性接合材２３は、例えばはんだやＡｕＳｎろう等の金属や、樹脂やガラス等の絶縁性の材料に金属等の導電性粒子を混合して導電性を持たせたもの等が挙げられる。

ＲＦＩＤタグ１００は、上記のようなＲＦＩＤタグ用基板３０と、ＲＦＩＤタグ用基板３０（の配線基板１０）の凹部１ａ内に搭載され第１電極７ａおよび第２電極７ｂに電気的に接続された半導体素子７０とを含んでいる。本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグによれば、上記構成のアンテナ特性の向上したＲＦＩＤタグ用基板１００を含むことから、通信距離等の通信特性に優れたものとなる。

半導体素子７０は、凹部１ａの底面に接合材（不図示）で固定されている。この接合材は、例えば金−シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）ろう等の低融点ろう材、ガラス複合材料または樹脂接着剤を用いることができる。

図１、図２、図４および図５に示す例においては、半導体素子７０の端子（不図示）と第１電極７ａおよび第２電極７ｂとはボンディングワイヤ７１を介して電気的に接続されている。半導体素子７０の端子と第１電極７ａおよび第２電極７ｂとの電気的接続は、これに限られず、例えばはんだボール、金などの金属からなるバンプ等を用いたフリップチップ接続で接続することもできる。

なお、凹部１ａ内に収容されている給電部は、封止樹脂で封止されていても構わない。凹部１ａが封止樹脂で充填されているときには、封止樹脂の上面と蓋体２０とを導電接合材２３で接合することができる。このとき、凹部１ａの上方においては、蓋体２０と配線基板１０とが封止樹脂を介して接合される。そのため、蓋体２０と配線基板１０との接合面積が増加するのでの接合蓋体２０の接合信頼性、半導体素子７０の封止信頼性が向上する。図１および図２に示す例のように、蓋体２０の大きさが凹部１ａの開口部より少し大きい程度の場合は、接合面積の増加による効果が大きい。

封止樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂およびシリコーン樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂材料にシリカ粒子またはガラス粒子等のフィラー粒子が添加されていても構わない。フィラー粒子は、例えば、封止樹脂の機械的な強度、耐湿性または電気特性等の各種の特性を調整するために添加される。封止樹脂は、このような各種の樹脂材料から、ＲＦＩＤタグ１００の生産時の作業性（生産性）および経済性等の条件に応じて適宜選択して用いることができる。

図１１はＲＦＩＤシステムを示す模式図であり、ＲＦＩＤタグの斜視図およびリーダライタの斜視図を含んでいる。ＲＦＩＤシステム６００は、上記構成のＲＦＩＤタグ１００と、ＲＦＩＤタグ１００の放射導体２との間で電波を送受するアンテナ２０１を備えるリーダライタ２００とを含んでいる。ＲＦＩＤタグ１００は物品３００に固定されている。

このようなＲＦＩＤシステム６００によれば、上記構成のＲＦＩＤタグ１００を含むことから、広帯域で、物品３００とリーダライタ２００との間の情報の通信距離の増大等に対して有効なＲＦＩＤシステムを提供することができる。

リーダライタ２００は、例えば電気絶縁材料からなる基体にアンテナ２０１が設けられて形成されている。基体はアンテナ２０１を収容する筐体で、筐体内にはアンテナ２０１に接続された回路を有し、また、この回路に接続されており、ＲＦＩＤタグ１００の情報等が表示される表示部、情報の書き換え等を行なう入力部等を備えるものであってもよい。

ＲＦＩＤタグ１００が実装される物品３００は、使用に際して、その使用履歴等が必要な各種の物品である。例えば、機械加工、金属加工、樹脂加工等の各種の工業用加工において用いられるジグまたは工具等の用具が挙げられる。この用具には、切削または研磨等の消耗性のものも含まれる。また、工業用に限らず、家庭用の日用品、農産物、交通機関用等の各種のプリペイドカードおよび医療用の器具等も上記の物品３００に含まれる。

ＲＦＩＤタグ１００の物品３００への実装は、例えば、配線基板１０の接地導体３が物品３００の金属部に接地する形態で行なわれる。このような実装の形態とすることで、物品３００の金属部がＲＦＩＤタグ１００のアンテナ（上記逆Ｆアンテナ等）の接地導体として働くこともできる。これによって、アンテナの利得が向上し、ＲＦＩＤタグ１００の通信範囲を広げることもできる。つまり、物品３００とリーダライタ２００との間の情報の送受の距離を大きくすること等について有利なＲＦＩＤシステム６００を形成することができる。

また言い換えれば、上記実施形態のＲＦＩＤタグ１００を含むＲＦＩＤシステム６００によれば、金属部を含む物品３００、さらには金型、はさみ等の切断用具等の金属製の物品３００であっても、良好にリーダライタ２００のアンテナ２０１との間で電波の送受が可能なＲＦＩＤシステム６００を構成することができる。つまり、物品（金属）による電磁誘導に妨げられる可能性を低減することができる。したがって、例えば複数の金属製の物品３００とリーダライタ２００との間で同時に情報（電波）の授受が容易になり、実用性が効果的に向上したＲＦＩＤシステムを構成することができる。

１・・・誘電体基板
１ａ・・・凹部
１１・・・第１面
１２・・・第２面
２・・・放射導体
３・・・接地導体
３ａ・・・内部接地導体
４・・・接続導体
５・・・容量導体
６・・・容量部接続導体
７ａ・・・第１電極
７ｂ・・・第２電極
８ａ・・・第１接続導体
８ｂ・・・第２接続導体
１０・・・配線基板
２０・・・蓋体
２１・・・基体
２２・・・凸部
２３・・・導電性接合材
３０・・・ＲＦＩＤタグ用基板
７０・・・半導体素子
７１・・・ボンディングワイヤ
１００・・・ＲＦＩＤタグ
２００・・・リーダライタ
２０１・・・アンテナ
３００・・・物品
６００・・・ＲＦＩＤシステム

Claims (6)

1. 凹部を有する配線基板と該配線基板の前記凹部を塞いて接合された導電性の蓋体とを備えており、
   前記配線基板は、
   前記凹部を含む第１面および該第１面に対向する第２面を有する誘電体基板と、
   該誘電体基板の前記第１面に設けられた放射導体と、
   前記誘電体基板の前記第２面に設けられた接地導体と、
   前記放射導体と前記接地導体とを電気的に接続する接続導体と、
   前記凹部内に設けられており、第１接続導体によって前記放射導体と電気的に接続されている第１電極と、
   前記凹部内に設けられており、第２接続導体によって前記接地導体と電気的に接続されている第２電極とを有しており、
   前記蓋体は、
   前記放射導体に電気的に接続された板状の基体と、
   該基体の前記配線基板とは反対側の面に設けられた凸部とを有している、
   ＲＦＩＤタグ用基板。
2. 前記蓋体は前記放射導体の全面と重なって接続されている請求項１に記載のＲＦＩＤタグ用基板。
3. 前記蓋体の前記基体は平面視の形状が長方形状であり、前記蓋体の前記凸部は、前記基体の短辺方向に沿って伸びる複数の凸条である請求項１または請求項２に記載のＲＦＩＤタグ用基板。
4. 前記誘電体基板の内部に設けられ、前記接地導体の一部と対向している容量導体と、該容量導体と前記放射導体とを電気的に接続している容量部接続導体とをさらに備える請求項１〜３のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ用基板。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ用基板と、該ＲＦＩＤタグ用基板の前記凹部内に搭載され前記第１電極および前記第２電極に接続された半導体素子と、を含むＲＦＩＤタグ。
6. 請求項５に記載のＲＦＩＤタグと、
   該ＲＦＩＤタグとの間で電波を送受するアンテナを備えるリーダライタと、を含むＲＦＩＤシステム。
   

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